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石英晶振AT切型矩形晶片的设计选择

来源：http://www.yijindz.com 作者：亿金电子 2018年05月11

如前所述，AT切型圆形片具有很多优点，并有很广泛的应用。但是，AT切型矩形石英晶振晶片在低频段具有很高的活力，加工也比较方便，在1000KHz~6000KHz频率范围内经常被采用。
AT切型矩形石英晶振片的设计主要是如何选择石英片的长、宽尺寸的问题。长宽选择不当，就会引起其它振动模式的耦合作用。例如与y面切变耦合或与xy弯曲振动耦合等。这些振动如果与主振动发生强耦合作用，贴片晶振,石英晶体元件性能就将恶化,甚至在某些温度点上造成停振。
AT切型矩形石英片的长度与xy’弯曲振动频率的关系式为：

式中：
l—沿X方向的长度(mm):
n弯—每泛音次数;
Kf—弯曲振动频率常数；
当n弯等于偶数时，与主振动发生强耦合作用。当l/t>20时,Kf=1380 KHZ. mn，图3.5.1给出了弯曲振动频率常数Kf随l/t变化的关系曲线,供设计时参考。
AT切型矩形石英晶振片的长度和宽度与y面切变振动频率的关系式为:

式中：
(f面)l—与长度有关的面切变频率;
(f面)w—与宽度有关的面切变频率；
n面—y’面切变振动的泛音次数。
当n面等于奇数时,与主振动发生强耦合作用。
选择矩形石英晶振晶片的长度和宽度时，应避开式(3.5.2)和式(3.5.3)所确定的长、宽值。

图3.5.1弯曲振动频率常数Kf与l/t的关系

短矩形平面石英片的频率常数Kf为:

3.5.4

式中:
Kf—无限大平板的频率常数=1660 KHZ. mm;
n—泛音次数；
t—石英晶振片厚度(mm)；
C11’、C66’、C55’ —弹性刚度常数；
p—X轴方向的泛音次数；
r—Z轴方向的泛音次数；
X0、Z0分别表示X轴与Z轴方向的尺寸。
正方形的板状振动体，当p=r次数相同时，厚度切变基波的振荡频率为：

例如当t=0.100mm，X0=8.000mm,Z0=2.000mm时：

从式(3.5.6)可以看出，当石英晶振晶片长度远大于厚度时，晶振频率常数接近于1660KHZ.mm，矩形石英片的频率常数Kf与l/t的关系曲线见图3.1.3。

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